Ba năm trước, Filippo Fraternali và các đồng nghiệp của ông đã phát hiện ra nửa tá thiên hà nằm rải rác một cách bí ẩn, trông giống như những thành phố đầy sao và khí. Nhưng không giống như gần như tất cả các thiên hà khác – bao gồm cả Dải Ngân hà của chúng ta – nó dường như không bị mắc kẹt trong các khối vật chất tối khổng lồ, mà thường kết hợp các thủ đô sao này với lực hấp dẫn của chúng. Các nhà khoa học đã chọn một để phóng to, một thiên hà có kích thước khiêm tốn cách khoảng 250.000 năm ánh sáng và chỉ vào nó 27 ăng ten của kính viễn vọng vô tuyến từ Mảng Rất Lớn ở New Mexico.

Sau 40 giờ thu thập dữ liệu, họ lập bản đồ các ngôi sao và khí và xác nhận những gì mà các bức ảnh chụp nhanh trước đó ám chỉ: “Hàm lượng vật chất tối mà chúng tôi suy luận trong thiên hà này nhỏ hơn nhiều so với những gì bạn mong đợi”, Fraternali, một nhà thiên văn học tại Viện Thiên văn Kapteyn tại Đại học Groningen ở Hà Lan. Nếu nhóm nghiên cứu hoặc các đối thủ của họ tìm thấy các thiên hà khác như vậy, nó có thể gây ra thách thức cho các nhà khoa học. Theo quan điểm của tối tăm Chủ đề, quan điểm thống trị trong lĩnh vực này trong ít nhất 20 năm. Fraternali và nhóm của anh ấy công bố kết quả của họ vào tháng mười hai ở Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia.

Dựa trên nhiều thập kỷ quan sát bằng kính thiên văn và mô phỏng máy tính, các nhà khoa học đã nghĩ đến vật chất tối là bộ xương ẩn của vũ trụ. Các “khớp nối” của nó là những đám hạt khổng lồ chứa các hạt vô hình chứa các thiên hà lớn và nhỏ. Nhưng Fraternali không phải là người đầu tiên gợi ý về một ngoại lệ cho quy tắc này. Một vài năm trước, Peter van Dokkum, một nhà thiên văn học tại Đại học Yale, và các đồng nghiệp của ông Phát hiện Các thiên hà tương tự với kính viễn vọng Hubble Nó cũng dường như thiếu vật chất tối. Van Dokkum nói: “Những thiên hà mà chúng tôi tìm thấy vào năm 2018 này đã tạo ra rất nhiều tranh cãi, thảo luận và nghiên cứu tiếp theo vì chúng bất ngờ và khó giải thích.

Các thiên hà khác đó sống trong một môi trường đông đúc, nơi các thiên hà lớn hơn lân cận thường xuyên bay đến, có thể thu hút vật chất tối cùng với chúng. Ngược lại, Thiên hà Fraternali hoàn toàn bị cô lập và không có những người hàng xóm phiền phức, vì vậy sự khan hiếm vật chất tối không thể được giải thích theo cách này. Van Dokkum nói: “Chúng có thể rất quan trọng. Làm thế nào để các ngôi sao và khí tại vị trí đó tụ lại với nhau mà không cần sự trợ giúp của vật chất tối?

Những vật thể lạ này được gọi là “thiên hà siêu lan rộng”. Chúng là những giá trị rất lớn: về khối lượng, chúng rất nhỏ, nhưng lại nằm rải rác trên những khoảng cách rộng lớn. Một số có kích thước bằng Dải Ngân hà, nhưng với hàng trăm ngôi sao trở xuống. Chúng gần trong suốt đến mức rất khó do thám trên bầu trời đêm. Miria Montes, một nhà thiên văn học tại Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian ở Baltimore và là chuyên gia về các thiên hà như vậy cho biết: “Nó mờ hơn ở giữa nên khó phát hiện hơn. Nhờ kính thiên văn tốt hơn và quan sát sâu hơn, nó ngày càng trở nên phổ biến.

Bắt đầu từ những năm 1960, nhà thiên văn học người Mỹ Vera Rubin và những người khác lần đầu tiên tiết lộ khả năng tồn tại của vật chất vô hình hoặc “tối” trong khi đo tốc độ các ngôi sao trong các thiên hà quay quanh trung tâm, cho thấy rằng các ngôi sao bên trong quay với tốc độ khác với các ngôi sao bên ngoài. Dựa trên chuyển động quay của những ngôi sao đó, các nhà khoa học đã tính toán khối lượng mà thiên hà sẽ phải có để giữ cho nó liên tục quay, thay vì bị va đập vào không gian. Đối với nhiều thiên hà, khối lượng đó lớn hơn nhiều lần so với khối lượng của tất cả các ngôi sao cộng lại. Các nhà khoa học đã giải quyết vấn đề này bằng cách suy ra sự tồn tại của một loại vật chất tối nào đó, không phát ra hoặc phản xạ ánh sáng và tạo nên phần còn lại của khối lượng giữ thiên hà lại với nhau.